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科學家解開25年的神經學難題

日期:2011-06-15 09:21:29

美國威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員近日解開了一個25年的神經學難題,有望更好地治療那些學習障礙和精神發育遲滯的人,該成果發表在本期的《Neuron》雜志上。

突觸素(synaptophysin)是目前發現的最豐富的突觸囊泡膜蛋白。盡管最近有研究將突觸素的喪失與學習障礙和神經發育遲滯聯系起來,但它發現至今已有25年之久,而科學家們仍不能確切說出它到底是干什么的。

如今,美國威斯康星大學的研究人員利用光學成像和電生理實驗,證明在培養的海馬神經元中,突觸素是突觸囊泡的高效內吞所必需的。截短分析表明突觸素中不同的結構部分差異調節了刺激期間及之后的囊泡回收。因此,突觸素至少調節了胞吞的兩個階段,以確保持續的神經元活動期間及之后的囊泡可用性。

在神經系統中,當囊泡在突觸釋放神經遞質時,胞吐過程開始。之后突觸另一端的接收神經元與神經遞質結合,并激活信號。為了結束第一階段,用過的囊泡與供體細胞膜融合。在稱之為胞吞的回收階段,新囊泡脫離供體細胞表面,重新載入神經遞質。

文章的通訊作者,HHMI的Edwin Chapman教授回憶道,在80年代晚期,當他還是個研究生的時候,突觸素就是個難題。因此,當他現在的研究生Sung E. Kwon談到他想用一些最新的技術來分析這個問題時,Chapman欣然同意了。

他們使用了經過遺傳改造、無突觸素的小鼠,Kwon在囊泡蛋白上掛了一個熒光標簽,這樣它就能夠觀察胞吐-胞吞循環。他還是用電生理學方法來分析正常及無突觸素囊泡的信號。實驗結果表明,突觸素缺乏對胞吐作用無影響,但使胞吞過程中囊泡的循環明顯減少。這一點,他們進行了證實,在插入突觸素之后,重新獲得了正常的胞吞。

他們發現,突觸素調節了突觸囊泡胞吞的兩個不同階段,在持續的神經元活動期間以及之后。缺乏囊泡延遲了可用囊泡的補充。作者認為,這種缺陷或許有助于解釋突觸素突變的人可能會神經發育遲滯。

作者還談到,目前還需要更多的研究來了解這種循環缺陷如何導致神經發育遲滯,他們也開始研究能跨越這種缺陷、重建正常胞吞狀態的分子。


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